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1、发动机悬置系统设计流程及其分析与优化 The Design Process of Engine Mounting System and The Mounting Systems Analysis and Optimization 作者姓名学 历 硕 士学位类型机械制造及其自动化学科、专业数字化设计与制造研究方向 教 授2007年4月导师及职称64发动机悬置系统设计流程及其分析与优化摘 要发动机是汽车的主要噪声、振动源之一，合理设计发动机动力总成悬置系统对改善汽车的乘坐舒适性、降低车内外噪声水平有着重要的作用。本文通过阅读总结国内外文献，介绍了发动机悬置系统设计所需的理论基础和发动机悬置系统设计
2、时的注意事项，并在此基础上总结出发动机悬置系统的设计流程。通过在ADAMS中建立某款发动机悬置系统的参数化模型，对其进行模态分析，得到了模态频率和各阶振动能量分布。通过分析模态频率和振动耦合水平来确定现有悬置系统的好坏。最后在ADAMS/Insight中进行试验设计，进行灵敏度分析和优化设计。通过灵敏度分析得到对关键响应影响最大的设计变量。通过优化设计，得到满足优化目标的设计变量较优解。最后对悬置系统的参数化模型进行了二次开发，形成四点悬置系统的专用分析优化模块。用户可以通过菜单、对话框的交互功能，按照操作流程快速、便捷、高效的进行类似发动机悬置系统的分析与优化。关键词：悬置系统 设计流程 多
3、刚体动力学仿真 能量法解耦 优化设计The Design Process of Engine Mounting System and The Mounting Systems Analysis and OptimizationAbstractEngine assembly is one of the main automobile vibration and noise sources. Proper design of the Engine Mounting System can improve the riding comfort and decrease the interior noi
4、se.Firstly, this paper introduces the theory foundation which be useful in the design of Engine Mounting System.Secondly, the author introduces the problems which should be noticed in the Engine Mounting System design.Thirdly, this paper presents the design process of Engine Mounting system.Fourthly
5、, the author built a parametric 6-DOF rigid model for one specific Engine Mounting System in ADAMS. Then he got the modal frequency and the energy distribution of all six order modals. He evaluated the Engine Mounting Systems dynamic performance through its modal frequencies distribution and the vib
6、ration decoupling level. He made the Design of Experiment (DOE) in ADAMS/Insight and got the response surface. He made the Sensitivity Analysis and Optimization on the basis of the response surface. Through the Sensitivity Analysis He got the key design variables of the design objectives. Through th
7、e Optimization He got the design variables in accord with the design objectives.In the end, the author customizes ADAMS/View. He creates his own set of menus and dialog boxes. Then he automates the work to build, analyze and optimize the Engine Mounting System by using macros. So other engineers can
8、 utilize the customized result to analyze and optimize the four point Engine Mounting system quickly and conveniently.Key words: mounting system, design process, multi-rigid dynamic simulation, energy decoupling, optimization致 谢光阴似箭，转眼间我的硕士学习阶段即将过去，在过去三年的日子里，无论在学习、科研、还是生活方面都得到了许多老师、同学和朋友的鼎力相助，这些我将永远
9、铭记于心。首先，感谢我尊敬的导师陈心昭教授。在三年攻读硕士学位期间，陈老师无论是在学习上还是在生活上都给了我极大的关心和帮助，使我得以顺利完成硕士研究生阶段的学习。其次，衷心的感谢在三年来一直关心我和培养我的噪声振动工程研究所所长陈剑教授。三年来无论是在生活上还是在学习上都给了我很大的支持和鼓励。陈老师渊博的知识、严谨的治学态度、敏锐的学术思想、以及积极进取的科研精神是我终生学习的楷模。在此谨向陈教授致以衷心的感谢和崇高的敬意！感谢我的同学范习民、钟秤平、吴赵生、汪念平、陈辉和高煜三年来在学习和生活上给予我的帮助。同时也要感谢噪声振动工程研究所的徐小军老师在我工作上的鼓励和帮助。最后，感谢我的
10、父母和家人，所有的一切都离不开他们的支持和信任，正是有了他们的理解和付出，我的学业才得以顺利完成。三年时间在人生旅程中只是短暂的一段，但在这里所学到的一切将让我受用终身，再次感谢所有帮助和关心过我的人们！作者：李令兵 2007年4月目 录第一章 绪论11.1 课题的来源与研究意义11.2 国内外研究现状11.2.1 国外研究现状21.2.2 国内研究现状31.3 主要研究内容4第二章 发动机悬置设计理论基础62.1 发动机动力总成的激振力62.2 发动机悬置系统动力学模型的建立72.2.1 发动机动力总成动力学模型82.2.2 悬置元件的动力学模型82.2.3 发动机悬置系统动力学模型的建立1
11、02.2.4 悬置系统动力学方程及其分析102.3 隔振理论分析122.3.1 隔离发动机的激振力132.3.2 隔离来自路面的振动142.3.3 传递率分析142.4 发动机悬置系统解耦理论152.4.1 弹性中心法162.4.2 刚度矩阵解耦法162.4.3 能量法解耦172.5 本章小结17第三章 发动机悬置系统设计流程183.1 发动机动力总成参数的测量183.2 悬置点布置方法193.2.1 悬置点数193.2.2 悬置布置形式213.2.3 发动机悬置的配置特点233.3 悬置元件的介绍253.3.1 橡胶悬置元件253.3.2 液压悬置元件263.4 悬置支架的设计293.5 发
12、动机悬置系统的评价293.6 发动机悬置系统的优化303.7 悬置系统设计流程313.8 本章小结33第四章 在ADAMS中发动机悬置系统进行仿真分析与优化344.1 悬置系统动力学模型的建立344.1.1 参数化建模介绍344.1.2 模型的简化354.1.3 模型的建立354.2 悬置系统的分析与评价374.3 发动机悬置系统的参数化分析424.3.1 ADAMS参数化分析原理424.3.2 建立设计变量434.3.3 创建设计目标444.3.4 产生仿真分析脚本444.3.5 试验设计444.3.6 灵敏度分析474.3.7 优化设计484.4 本章小结49第五章 对ADAMS进行初步二
13、次开发505.1 定制用户界面505.2 创建宏命令535.3 二次开发成果535.4 本章小结57第六章 总结与展望586.1 全文总结586.2 展望59参考文献60攻读学位期间发表论文63插 图 清 单图2-1 橡胶悬置的三维力学模型8图2-2 橡胶悬置的一维力学模型9图2-3 发动机悬置系统一般动力学模型10图2-4发动机悬置系统隔离发动机激振力原理简图13图2-5 发动机悬置系统隔离路面振动原理简图14图2-6 不同阻尼比情况下的传递率曲线图15图3-1 三点支承悬置系统20图3-2 四点支承悬置系统20图3-3 平置式悬置系统简图21图3-4 斜置式悬置系统示意图21图3-5 会聚
14、式悬置系统简图23图3-6 理想悬置元件的刚度（阻尼）曲线25图3-7 橡胶悬置元件25图3-8 橡胶悬置元件的基本结构26图3-9 液压悬置元件26图3-10 简单液压悬置原理简图27图3-11 惯性通道式液压悬置原理简图27图3-12 非耦合液压悬置元件与橡胶悬置元件阻尼和刚度的比较图28图3-13 耦合悬置元件与非耦合悬置元件的刚度曲线比较图28图3-14 发动机悬置系统设计流程32图4-1 线性弹簧阻尼器力学模型36图4-2 ADAMS中发动机悬置系统刚体模型37图4-3 悬置系统一阶振型38图4-4 悬置系统二阶振型39图4-5 悬置系统三阶振型39图4-6 悬置系统四阶振型40图4
15、-7 悬置系统五阶振型40图4-8 悬置系统六阶振型41图4-9 悬置系统一阶模态频率灵敏度方框图47图4-10 悬置系统二阶模态频率灵敏度方框图47图4-11 悬置系统三阶模态频率灵敏度方框图48图4-12 优化分析界面48图5-1 自定义菜单52图5-2 参数输入对话框52图5-3 基于ADAMS二次开发的发动机悬置分析优化系统使用流程54图5-4 程序介绍54图5-5 参数输入界面55图5-6 对悬置系统进行模态分析界面55图5-7 对模态频率、能量分布结果进行分析界面56图5-8 试验设计后按脚本运行仿真界面56图5-9 优化分析界面57表 格 清 单表4-1 参数化点坐标36表4-2 发动机动力总成质量、转动惯量及惯性积
